Verfahrenstechnik 9/2019

KOMPONENTEN UND SYSTEME

KOMPONENTEN UND SYSTEME 01 Sicher absperren Spezialkugelhähne für extreme Prozessbedingungen Steigende Anforderungen an die Betriebssicherheit, insbesondere bei aggressiven Medien und anspruchsvollen Prozessbedingungen, erfordern speziell angefertigte Absperrungen. Ausgelegt auf einen langlebigen Einsatz und reduzierte Betriebskosten sind Sonderkugelhähne bereits standardmäßig mit sicherheitsgerichteten Funktionen und Konstruktionsmerkmalen ausgestattet. Insbesondere im Hochleistungsbereich haben sich Kugelhähne als besonders zuverlässig und wartungsarm erwiesen, da sie im Vergleich zu klassischen Absperrklappen und Ventilen verschiedene Vorteile bieten. So treten durch den vollen Durchgang bspw. keine nennenswerten Turbulenzen im Medium auf, wodurch Druckverluste in der Leitung minimiert werden. Gegenüber Küken hähnen weisen sie zudem geringere Drehmomente auf. Überall dort, wo die Anforderungen an die Absperrung über den „Standard“ hinausgehen, kommen kundenindividuell angefertigte Spezialkugelhähne, bspw. von Hartmann Valves, ins Spiel. Dies betrifft Anwendungen mit Drücken bis 690 bar, Temperaturen von –200 bis über +550 °C und Schalthäufigkeiten von bis zu 200 000 Schaltungen pro Jahr. Darüber hinaus werden spezielle Schnellschluss­ Armaturen, Reaktor-/Austragshähne, Mehrwege-Kugelhähne oder Armaturen in Blockbauweise entwickelt und gefertigt. Auch für Feststoffeinsätze mit abrasiven und/oder korrosiven Medien, wie bei der Kohlevergasung oder PE/PP-Herstellung, sind entsprechende Spezialkugelhähne im Einsatz. Kugelhähne mit rein metallischer Abdichtung zwischen Kugel und Sitzring sind zudem widerstandsfähiger und damit langlebiger als weichdichtende Systeme. Auch bei dem Medium Gas, hohen Drücken und extrem häufiger Betätigung erfüllen sie eine Leckrate A. Entscheidend sind außerdem diee Materialauswahl und -kombination sowie Oberflächenbehandlungen und Sonderbeschichtungen, bspw. gegen Korrosion. Wasserstoff und Sauerstoff Die Medien reiner Wasser- oder Sauerstoff stellen besondere Anforderungen an Absperrarmaturen. Hartmann Wasserstoffkugelhähne sind bspw. in Power-to-Gas- Anlagen im Einsatz. Mittels Elektrolyse wird dabei aus Strom und Wasser bis zu 360 Nm 3 /h Wasserstoff hergestellt, der in das Erdgasnetz eingespeist wird. Eine zusätzliche Anforderung war dabei die Wartungsarmut der Absperrarmaturen. Auch für eine Life-Sciences-Anwendung wurde ein wasserstofftauglicher Kugelhahn entwickelt, der die hohen Reinheitsanforderungen der FDA erfüllt. Im Rahmen der Herstellung eines speziellen Lösungsmediums konnten weichdichtende Absperrungen bei dem Kontakt mit Feststoffen keine Wasserstoffdichtheit mehr gewährleisten. Der neu entwickelte Hartmann Kugelhahn verfügt über ein rein metallisches Dichtsystem, das eine Leckrate von A erfüllt. In der Petrochemie wurden Spezialkugelhähne für eine besonders anspruchsvolle Autor: Dipl.-Ing. Peter Wegjan, Sales Manager Sonderkugelhähne, Hartmann Valves GmbH, Burgdorf-Ehlershausen 22 VERFAHRENSTECHNIK 9/2019

Kombination aus reinem Sauerstoff, Dampf und Temperaturen bis 400 °C entwickelt. Sie sind aus Inconel 625 (Vollmaterial) gefertigt und verfügen über spezielle Sicherheitsfunktionen und Konstruktionsmerkmale. Die Eiga- und BAM-konformen, Ex-Zone-2-zugelassenen Armaturen sind mit zwei Barrieren (Sitzringen) ausgestattet. Aufgrund des eingeschränkten Platzangebots ist die Hauptarmatur extrem kompakt konstruiert und einseitig mit einem integrierten Flansch ausgeführt. Gasdichte Ethylen-Kugelhähne Spezielle Armaturen erfordern auch das Medium Ethlyen, das als wichtiger Grundstoff für die chemische Industrie u. a. zur Herstellung von Polyethylen, Ethylenoxid oder Styrol verwendet wird. Die Förderung von Ethylen findet häufig bei hohen Drücken statt. Die in verschiedenen An lagen weltweit eingesetzten Hartmann Kugelhähne verfügen über ein rein metallisches Dichtsystem und enthalten geeignete qualitativ hochwertige Beschichtungen. Die spezielle Bearbeitung der beschichteten Teile stellt sicher, dass die Armaturen auch bei hohen Ethylendrücken von 210 bar gasdicht sind. In einigen Anlagen liegt das Ethylen bei –110 °C vor. Hier kommen entsprechend tieftemperaturgeeignete Werkstoffe zum Einsatz. Um die Abdichtung über die Schaltwelle zu gewährleisten, ist dann zusätzlich eine Spindelverlängerung integriert, sodass die eigentliche Abdichtung aus dem „kalten Bereich“ herausgezogen wird. Aufgrund der hohen Entzündbarkeit von Ethylen werden die Hartmann Kugelhähne als Fire Safe geprüfte Armaturen geliefert, außerdem ist eine Anti-Statik-Ableitung innerhalb der Armatur zu gewährleisten, die bei allen Hartmann Armaturen bereits im Standard vorhanden ist. Kompakt und sicher Spezialkugel hähne in integrierter Bauweise bieten eine sichere, platzsparende und wirtschaftliche Alternative als Ersatz für die Verschaltung mehrerer Einzelarmaturen. Durch die Zusammenführung von mehreren Bauteilen oder Funktionen in einem Gehäuse lassen sich nicht nur Maße und Gewicht reduzieren, sondern das Einsparen von Flanschverbindungen sorgt auch für zusätzliche Sicherheit durch die Minimierung von Leckage- Möglichkeiten zur Umgebung. Mit einem 3- oder 4-Wege-Kugelhahn kann man flexibel zwischen Leitungen schalten oder einzelne Leitungen für Wartungszwecke absperren. Ein Anwendungsbeispiel für die Verschaltung von Mehrwege-Kugelhähnen ist das Redundantschalten von Sicherheitsventilen oder Filtern mittels einer Kombination von Mehrwegekugelhähnen. Auch bei Blockbauweisen sind die Kombinationsmöglichkeiten vielfältig und reichen von klassischen Twin Ball Valves, einem doppelten Kugelhahn in Länge einer Standardarmatur, bis hin zum Solidblock-Design, einer Integralbauweise, die sich auch bei Bohrlochkopf-Komponenten in der Öl- und Gasindustrie sowie der tiefen Geothermie bereits als erfolgreich bewährt hat. Maßgeschneiderter Ersatz 02 01 FDA-konformer Wasserstoffkugelhahn mit rein metallischer Abdichtung 02 Metallisch dichtender Ethylen-Kugelhahn mit integrierter Spindelverlängerung der Schaltwelle für Tieftemperatureinsatz Auch der Ersatz von bestehenden Armaturen bringt oftmals besondere Herausforderungen mit sich. Auf der einen Seite sind meist begrenzte Platzverhältnisse oder ähnliche Vorgaben einzuhalten, auf der anderen Seite aber erhöhte Sicherheits anforderungen zu realisieren. Maßgeschneiderte Qualitätsarmaturen können eine passende Lösung bieten. So sind bspw. in dem bayerischen Speicherbetrieb Wolfersberg seit Jahrzehnten metallisch dichtende Kugelhähne von Hartmann Valves im Einsatz. Bei besonders hohen Prozessanforderungen an die Sicherheit kommen Twin Ball Valves (TBV) als doppelte Leitungsabsperrung zum Einsatz. Eine besonders kompakte TBV-Lösung entstand, als die Erneuerung einer alten Sperrstrecke aus einem eingeschweißten und einem geflanschten Kugelhahn an der Haupteinpressleitung anstand. Daher entwickelte Hartmann Valves eine TBV-Variante in der gleichen Baulänge der zuvor eingesetzten Standardarmatur. Auf diese Weise konnten die alten Sperr strecken problemlos und ohne Anlagen stillstand erneuert werden. Fotos: Hartmann Valves www.hartmann-valves.com